地連墻墻下灌漿技術在深基坑擋水支護中的應用

【摘要】某大橋錨碇基坑開挖深度48m，基礎處理風險大、工期緊。鑒于此，墻下帷幕采用了分層分序、高壓旋噴沖洗、自上而下灌漿與自下而上灌漿相結合、孔口封閉灌漿與段頂卡塞灌漿相結合的綜合灌漿技術手段，實現了工藝間的擇優互補，滿足了高質量、高工效的施工要求。

【關鍵詞】墻下帷幕；分層分序；置換；綜合灌漿

1、概述

某大橋錨碇基礎長69m、寬50m，開挖深度達48m，基礎周圍采用厚1.2m長方形地下連續墻圍護防水，由于地連墻嵌巖較淺，難以截斷巖層透水層，為了防止基坑開挖后大量滲流發生，沖蝕斷層、裂隙中的充填物，危及基坑施工安全，故下接灌漿帷幕，依靠灌漿帷幕封堵巖石中的斷層、裂隙，形成完整的防滲和臨時支護系統。

錨碇基礎巖體為花崗閃長巖，受F5斷層及巖脈深插影響，導致場區基巖沿斷層帶擠壓蝕變，并相伴生密集節理裂隙。巖石透水性主要集中在構造破碎帶、裂隙密集帶和弱風化等部位。

2、灌漿帷幕結構設計

2.1平面布置

考慮到被灌巖體結構破碎、透水率大、多以陡傾裂隙發育為主，故灌漿孔按2排布置，排距為0.9m。為了便于與地連墻形成上下整體防滲封水帷幕，兩排灌漿孔均布置在地連墻1.2m槽寬范圍內，墻體段造孔采用預埋管法。

灌漿孔的孔距取決于漿液的擴散半徑，根據流變學原理，灌注單寬裂隙，漿液的最大擴散半徑為

R?max = 1/2B（P1-P2）/τ0

式中：P1 ???——灌漿壓力（KPa）；P2? ——地下水壓力（KPa）；1/2B ??——1/2裂隙寬度（m）；τ0????——漿液的塑性屈服強度（Pa）

一般認為普通水泥漿液可灌入寬度為0.1～0.2mm的裂隙，計算時B取最小值0.1mm； P1 ???應大于P2?，計算時取P1-P2=800KPa；τ0????取水灰比為0.5：1的純水泥漿液的塑性屈服強度值，約為22Pa。經計算求得漿液的擴散半徑R?max為1.8m。

孔距D一般取1.7R?max，則為3.1m，考慮到灌區多以多以陡傾裂隙發育為主，鉛直向布孔時，單個鉆孔鉆通的裂隙數量較少，孔距應稍密，為了便于施工，根據地連墻內結構筋的布置型式及槽段劃分長度，灌漿孔孔距確定為1.7～2.3m。

2.2帷幕深度的確定

灌漿帷幕頂部應與地連墻底部相接，帷幕底線要求進入相對隔水層，即嵌入透水率小于1Lu的巖體內2m以上。

3、地連墻與基巖接觸帶的處理

地連墻與基巖接觸帶部位，由于存在一定厚度的淤積夾層再加上地連墻施工時造成的機械沖擊破壞及卸荷破壞，是幕體的薄弱部位，是此次灌漿處理的重點和難點。

3.1按分層分序施工次序集中灌注

在進行地連墻與基巖接觸帶的灌注時，普遍發生串、冒漿現象，為了形成密實、均一的阻漿蓋板，使下部孔段能保持一定的高灌漿壓力。施工中有針對性的采用了分層分序的施工次序，把每孔的地連墻與基巖接觸帶作為第一層先行施工。

實踐證明，集中灌注可使破碎的巖石固結成一定范圍的阻水蓋板，且能承受較高的灌漿壓力，在后序孔段的灌注時，串、冒漿現象明顯減少。

3.2對沉碴層進行置換處理

對于地連墻墻底部沉碴層（薄層淤積）的處理，主要有兩種看法：一是認為只作常規灌漿處理，不需要對其擾動破壞。原因是在地連墻的澆筑過程中，由于上部高流速、高壓重混凝土的擠壓作用，沉碴層呈致密、穩定狀態，本身已具有一定的抗破壞能力。二是認為采用常規灌漿工藝灌注，漿液擴散不均勻，易走單線，不能形成均質的網裹狀固結體，并且地連墻嵌巖淺，滲徑較短，在高水頭長期作用下，沉碴層易于飽水軟化，在此部位容易發生滲流或突涌。

為了確保基坑的開挖安全，對此層處理最終采用水壓為30MPa的高壓旋噴置換灌漿工藝。孔段沖洗時間大多在3h以上，孔口返水多呈黃褐色或灰綠色，并挾帶出的一定量的粉砂、泥質及巖石碎塊顆粒。沖洗后水泥灌注量也明顯大于其它沖洗時間短的孔段。

4、巖基灌漿采用的主要工藝措施

4.1施灌方式的選擇

鉆孔取芯較完整、陡傾角裂隙不發育的施工區段的灌漿孔，采用段頂卡塞自下而上分段灌漿法施工；鉆孔取芯較破碎、裂隙發育的施工區段的灌漿孔，優先采用段頂卡塞自上而下分段灌漿法或者采用孔口封閉自上而下分段灌漿法。

4.2灌注漿液的選擇

選用0.7：1單一配比的穩定性漿液，穩定性漿液在可控性方面優于純水泥漿液，雖為小水灰比但卻有較好的流動性，且結石強度高。其控制指標為：馬氏漏斗粘度為33～40s，析水率小于3%，屈服強度5～15Pa。

4.3灌漿壓力的確定

考慮到巖基淺表部的巖石均較為破碎，過高的灌漿壓力會使漿液大量外冒至上部覆蓋層內，造成浪費。故此淺表段選用1～1.5倍的地下水壓力，下部孔段選用2～3倍的地下水壓力。

4.4灌漿結束條件

采取自上而下分段卡塞或孔口封閉灌漿法施工的孔段，在設計壓力下，注入率不大于1L/min，繼續灌注60min，灌漿可以結束；采取自下而上分段卡塞灌漿法施工的孔段，在設計壓力下，注入率不大于0.5L/min，繼續灌注10min，灌漿可以結束。

4.5斷層破碎帶的處理

對于西南側25#～31#槽段斷層破碎帶，墻底下部1～3m深度內，鉆孔時進尺很快，返水混淆呈淺綠色，泥化嚴重無塊狀巖芯，為了防止此處在開挖時出現踢腳事故，一是采用高壓旋噴置換灌漿工藝進行處理，二是灌漿壓力在原設計壓力基礎上提高0.5～1MPa。

4.6提高工效的技術措施

（1）除25#～31#槽斷層破碎帶外，其它區段原Ⅰ、Ⅱ序合為一序施工；

（2）采用全斷面的牙輪鉆頭鉆進，以減少起下鉆的時間；接觸段以下，灌前壓水呂容值q≤1Lu的孔段，與下一段次合并灌漿。

5、灌后效果評價

從灌后檢查孔的取芯及壓水情況看，經過灌漿處理，巖體得到了較好的固結，其完整性有了明顯改善，灌后檢查孔RQD指數為72.9%，較之灌前先導孔提高了35.7%；孔段透水率均滿足小于3Lu的設計防滲標準，檢查孔透水率平均值為0.7Lu，較灌前134.1Lu遞減了99.5%，遞減極為顯著，說明灌漿取得了良好的效果。

基坑開挖工作結束后，從揭露的施灌部位看，沒有明顯的滲漏點，創造了基坑干地施工的條件，也充分證明綜合灌漿工藝應用于深基礎巖體防滲從技術上是可行的。